工礦企業(yè)
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在重慶富川機電中的應用
摘要 本文介紹了重慶富川古圣機電有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)工作站與現(xiàn)場監(jiān)控設備進行串行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)后臺將實時數(shù)據(jù)進行分類、計算加工之后形成該企業(yè)可以直接用來考核員工的報表，最后系統(tǒng)還采用了客戶/服務器（Client/Server）機制以及開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)（ODBC）技術(shù)將系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器，保存在實時及歷史數(shù)據(jù)庫中。網(wǎng)絡用戶可以通過任何一臺裝有IE瀏覽器的微機迅速地查詢到工廠設備生產(chǎn)運行的實時和歷史信息。
關(guān)鍵詞 智能電表 電力監(jiān)控 重慶富川機電 員工考核 稼動率 設備監(jiān)控
引言
隨著科學技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代信息技術(shù)的應用和推廣，企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營管理者越來越迫切地要求能迅速、準確地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的運行情況，以便對企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營進行掌控。電力監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，給企業(yè)管理者們提供了一個設備維護，生產(chǎn)管理的綜合性解決方案，為企業(yè)的生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率等提供了有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。
下面以一個應用了Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)的企業(yè)為案例，介紹怎么樣通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)來進行企業(yè)的生產(chǎn)管理。
項目概況
重慶富川機電有限公司是中國生產(chǎn)汽車、摩托車及通用機械電裝品和齒輪的企業(yè)。地處重慶市九龍坡區(qū)白市驛工業(yè)園區(qū)，總占地面積60余畝，廠房面積近4萬平方米，擁有員工近1000人。重慶富川古圣機電有限公司是重慶富川在北碚的一個分公司，2011年剛投產(chǎn)。由于本身是一個生產(chǎn)型的企業(yè)，車間的用電設備基本上是大功率電機，單個三相回路電流大的時候能夠達到400多A，設備的價格都比較昂貴。為了更加便利地對公司員工的作業(yè)情況進行管理和用電設備運行狀況的掌控，以便在節(jié)能降耗的同時提高生產(chǎn)效率，重慶富川于2011年初購買了安科瑞電氣股份有限公司的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的監(jiān)控范圍為：新建的低壓配電房和生產(chǎn)車間的動力箱，數(shù)目總共約為80個回路，監(jiān)控中心設在低壓配電房的旁邊。以下是重慶富川機電的一次配電系統(tǒng)圖 。
整個低壓配電系統(tǒng)包括20個低壓配電柜。其中三個進線柜，三個電容補償柜，兩個母聯(lián)和12個出線柜。12個出線回路的負載基本上是三相大功率電機。
客戶需求
重慶富川古圣機電有限公司對其產(chǎn)線上昂貴的大功率設備的運行狀況及維護都比較重視，但是又想使設備不至于長時間過負荷運行的情況下提高生產(chǎn)效率。所以對電力監(jiān)控軟件的要求是：
1、電表安裝到生產(chǎn)線，其生產(chǎn)線基礎表，生產(chǎn)線名稱，所有電表按照生產(chǎn)線進行分類；
2、分布及故障界面：設計一個圖形化的界面，分布顯示所有的電表，數(shù)據(jù)接收正常顯示綠色，故障為紅色；
3、每天錄入生產(chǎn)線所需生產(chǎn)的時間段（產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)開始時間、生產(chǎn)結(jié)束時間、產(chǎn)量），統(tǒng)計生產(chǎn)產(chǎn)品的電量；
4、可以給每個電表定義名字，并且劃分到生產(chǎn)線上：編碼、電表地址、電表名稱、分類、位置、所在生產(chǎn)線編碼、所在生產(chǎn)線名稱、備注；
5、實時顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電能（界面組態(tài)）的圖形界面；界面上循環(huán)顯示各個生產(chǎn)線的電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電能，可以按照生產(chǎn)線查詢?nèi)魏我粭l線路的運行情況。可以點擊具體的電表地址顯示其電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)，電能；
6、每個電表設置電流上限、報警電流值，同時如果電流達到報警電流值，應具有報警顯示；
7、電參量數(shù)據(jù)分析功能，既能監(jiān)督員工，又能監(jiān)督設備運行情況。
硬件選型
系統(tǒng)硬件方面：站控管理層采用一臺工控機和一臺打印機；通訊層設備采用一個16口串口服務器，因為要和辦公網(wǎng)絡連接，所以再配一個4口的網(wǎng)絡交換機。底層的現(xiàn)場設備，該項目主要需要實現(xiàn)的功能是常用電參量的采集和歷史數(shù)據(jù)查詢。安科瑞電氣的PZ系列多功能表，是針對電力系統(tǒng)，工礦企業(yè)，公用設施,智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的儀表。它能測量常用電力參數(shù)，如三相電壓、電流、諧波電壓、諧波電流、諧波電壓百分量、諧波電流百分量、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、有(無)功電能，并能顯示日期時間。由于該電力儀表還具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能和各種擴展功能（如：開關(guān)量輸入、輸出）。它非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。所以安科瑞電氣股份有限公司PZ系列中的PZ80智能電測儀表即可滿足儀表方面的要求。
軟件設計思路
電力監(jiān)控系統(tǒng)須對安裝在現(xiàn)場的智能儀表進行全天候的監(jiān)視，對采集上來的數(shù)據(jù)進行合理的分析，并制作出相關(guān)功能的軟件界面，這些基本可以滿足客戶前六點的常規(guī)需求?？蛻舻牡谄唿c需求是本系統(tǒng)的難點。我們讓該生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)管理者給我們提供一個衡量機器正常生產(chǎn)所需的功率值。機器在運行中高于這個功率值的時候，產(chǎn)線在正常生產(chǎn)產(chǎn)品，低于這個功率值的時候產(chǎn)線就處于空載或者閑置狀態(tài)（也就是沒有產(chǎn)品生成）。這里引用一個稼動率的名詞。稼動率就是設備在一天當中，處于正常生產(chǎn)的時間與開機運行時間的一個比值。提高了稼動率，也就提高了每天人員的利用率和生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，最終給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)的每條生產(chǎn)線甚至每個設備設計一個功率曲線，可以查詢歷史值和實時顯示當前的狀況。有了這個曲線，企業(yè)的生產(chǎn)管理者就可以清楚的看到設備在一天的時間中有多長時間是在開機運行，又有多少時間是在正常生產(chǎn)。更重要的是設備在谷時段的正常生產(chǎn)時間是多少。如果單靠人員來統(tǒng)計，要達到這個效果是很難的。這個也為企業(yè)考核員工的工作積極性提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。有了這個以后，客戶的需求基本上都能得到滿足。
硬件選型和軟件設計參照的標準和依據(jù)
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
DL/T630 《交流采樣遠動終端通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠動終端通用技術(shù)條件》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)分11跟總線接入工業(yè)級串口服務器。車間的用電設備基本上都是大功率的電機，所以每根總線上的儀表數(shù)目在6個左右?？偩€采用RVSP 2×1.0 型屏蔽雙絞線，屏蔽層接地，用以減少大功率電機的電磁干擾。接口為RS485，多功能監(jiān)控儀表和監(jiān)控主機通訊采用標準的MODBUS—RTU協(xié)議。
軟件功能
安科瑞電氣股份有限公司針對重慶富川古圣的這樣一個現(xiàn)狀，制作出了一套具有重慶富川古圣機電特色的電力監(jiān)控系統(tǒng)——Acrel-2000富川古圣機電電力監(jiān)控系統(tǒng)。
富川古圣機電車間每條生產(chǎn)線都配有一塊多功能電力監(jiān)控儀表，Acrel-2000通過不間斷的對這些儀表進行監(jiān)視，采集并保存產(chǎn)線的功率值，然后經(jīng)過加工做成曲線和報表的形式
設備功率曲線
功能窗口可以選擇生產(chǎn)線，選完之后會在屏幕上方的中間顯示產(chǎn)線名稱（如4線設備）。下面有兩個曲線顯示窗口，此時分別顯示一小時的曲線和一天的曲線。功率曲線橫軸時間長度和縱軸的功率量程都可以根據(jù)需求任意改動。并且具有手動輸入時間查詢功能，可以查詢數(shù)據(jù)庫中任何有記錄的歷史值。
設備的稼動率報表
功能窗口顯示的是單個回路的開機時間和稼動率值，也就是把功率曲線的各個數(shù)據(jù)進行加工，然后做成EXCEL表格的形式展示出來，兩者相互呼應，以便生產(chǎn)管理者對員工進行考核。從該表格和曲線可以明顯的看出設備在什么時候處于開機狀態(tài)，其中有多長時間是處于生產(chǎn)期，多長時間處于閑置期，很容易的就能掌握員工的工作情況。對單個的設備進行詳細的數(shù)據(jù)展示后，還有一個總的設備數(shù)據(jù)展示功能窗口
開機時間統(tǒng)計報表
統(tǒng)計的是各個設備在查詢的時間內(nèi)分別的總開機時間是多少。查詢的時間可以手動設置成任意時段。
各回路稼動率統(tǒng)計報表
統(tǒng)計的是各個設備在查詢時間內(nèi)的稼動率。查詢的時間可以根據(jù)企業(yè)員工的換班時間設置。比方說早上8點到晚上8點兩班輪換的崗位，查詢的時間可以設置成長度為12小時，起始時間為早上8點或者晚上8點。這樣的話就可以清楚的看到相同工種在同一個班的具體工作情況：有多長時間在正常生產(chǎn)，多長時間機器運行沒生產(chǎn)，多長時間機器沒有運行。有了這樣幾個數(shù)據(jù)做依據(jù)，對員工的考核以及激勵就有據(jù)可查了。
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的其他功能介紹：
為了滿足該企業(yè)ERP系統(tǒng)對電力參數(shù)作進一步的加工分析，Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存功能，即將Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到相鄰主機SQL 2008數(shù)據(jù)庫中，以便用戶對這個企業(yè)的用電數(shù)據(jù)進行操作，而且在本機上可以查詢出任何時刻轉(zhuǎn)出的數(shù)據(jù)，報表窗口如圖示：
為了便于設備維護部門開展工作，實現(xiàn)全電參量實時顯示，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還設計制作了廠區(qū)模擬一次圖實時數(shù)據(jù)顯示和軟件使用者管理等功能。
模擬一次圖配電系統(tǒng)圖
從圖上可以直接看出該具體回路的合分閘情況，綠色表示分閘，紅色表示合閘。鼠標左鍵點擊某個具體的一次回路時，監(jiān)控軟件將彈出該回路的詳細電參量。
各分回路詳細電參量
上面顯示點擊回路的具體參數(shù)。其右下角有個設置越限報警值按鈕。
負載報警限值設置窗口
可以設置選中回路負載的初限報警值和高限報警值，起到預警和報警的作用。
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)還為用戶提供了遙信報警功能，用戶賬戶管理功能等。
用戶輸入正確的用戶名和密碼登錄后臺，保證設置安全；高權(quán)限對低權(quán)限管理，分級操作，各權(quán)限均具修改密碼功能。
軟件使用效果
本系統(tǒng)經(jīng)過WEB發(fā)布之后，不但支持局域網(wǎng)瀏覽，對廣域網(wǎng)Internet 也一樣適用。這也意味著重慶富川九龍坡區(qū)白市驛工業(yè)園區(qū)的總部可以通過廣域網(wǎng)，足不出戶便知道其在古圣分公司的所有生產(chǎn)用電情況和員工的工作情況。本系統(tǒng)為生產(chǎn)管理人員和設備維護人員提供了現(xiàn)代化的管理和分析手段。自該電力監(jiān)控系統(tǒng)投運以后，員工的考核有據(jù)可查，獎懲全部建立在完善的數(shù)據(jù)基礎之上，生產(chǎn)管理明顯改善，工廠的生產(chǎn)效率也得到了明顯的提高。軟件功能對生產(chǎn)管理者來說：其簡單，方便，快捷的滿足了對員工的管理；對生產(chǎn)線上的員工來說：其考核規(guī)則是公平、公正的。所以自系統(tǒng)運行以來，該軟件得到了公司員工的一致好評。
最后，雖然Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供的是一套完整的數(shù)據(jù)，具體用到生產(chǎn)管理當中時，還需要人為的對數(shù)據(jù)進行深刻的分析和加工。只有不斷的去運用這套系統(tǒng)，才能從中發(fā)現(xiàn)它更多的益處。
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